【正文】 船結(jié)構(gòu)的剛度確定。船舶靠岸時的有效撞擊能量計算為：式中:——有效動能系數(shù)，??；——船舶質(zhì)量（），按滿載排水量計算：，得到——船舶靠岸法向速度（），取。則有效撞擊能量為：。假設有效撞擊能量全部被橡膠護舷所吸收，即，碼頭采用型護舷標準反力型，即V型護舷。取2段尺寸為1500/1750的護舷連續(xù)豎向布置于各橫向排架前沿，并取一段橫向不至于豎向護弦上放，按設船舶干舷與橡膠護舷的接觸情況取接觸長度查得撞擊力?？紤]水平力分配系數(shù)，撞擊力折減為。假定撞擊力作用點在船舶與橡膠護舷接觸長度的中點，取最不利情況驗算。則撞擊力對橫梁中和軸產(chǎn)生的彎矩為：③擠靠力：船舶擠靠力相對撞擊力而言很小，不予考慮。圖10樁力計算系纜力水平分力和撞擊力完全由叉樁承受，豎向力引起的樁力按橫向排架為鉸接計算。初步設計時為簡化計算，橫向排架按多跨簡支梁進行計算。橫向排架計算圖示如圖10所示。 樁長計算根據(jù)《港口工程樁基規(guī)范》，樁基宜選擇中密或密實砂層，硬粘性土層,碎石類土或分化巖等良好土層作為樁基持力層。根據(jù)地質(zhì)資料分析，第層為粉細紗，含云母碎片，土層呈中密狀態(tài)，該層土的樁側(cè)摩阻力和樁端承載力均較大，工程性質(zhì)佳，是理想的樁尖持力層。最大樁力為： 直樁；碼頭邊坡采用自然邊坡約為1：3，；；設計樁底高程為：各層 和值查表得單樁垂直極限承載力設計值： 式中:——單樁垂直承載力分項系數(shù)，；——樁身截面周長；——樁在第i層土的長度（）；——單樁第i層土的極限側(cè)摩阻力標準（）；——持力層土的極限樁端承載力標準()；——樁身的截面面積。本設計采用的預應力空心方樁根據(jù)《高樁碼頭設計與施工規(guī)范》混凝土標號取。則：樁周長， 滿足承載力要求，擬定樁長合理。 第二方案初步設計上部結(jié)構(gòu)縱、橫梁采用等高連接，預制縱橫梁擱置在樁帽上，樁基布置同第一方案。**（長寬高）。（1）面板設計①尺寸及跨度預制板厚，現(xiàn)澆面層，預制板四邊支承于預制縱、橫梁上，擱置長度。②內(nèi)力計算（1）、施工期（取單寬計算）永久作用：，產(chǎn)生彎矩：， 可變作用：，產(chǎn)生彎矩：， （2）、使用期（取單寬計算）可變作用：堆載，產(chǎn)生彎矩： 方案比選 方案一上部結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)由樁、上下橫梁、縱梁、面板及靠船構(gòu)件等部分組成。此方案由于采用了部分預應力結(jié)構(gòu)，提高了它的承載能力又節(jié)省了材料，整體性也比較好且設計計算較簡單。但預制板擱置在縱梁上使得面板自重、堆貨荷載及門機荷載都在縱梁上，對縱梁的要求較高，縱梁的斷面尺寸較大，不便于施工和吊運。方案二上部結(jié)構(gòu)為部分預制的等高連接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)由樁、樁帽、橫梁、面板及靠船構(gòu)件等組成，樁基布置與方案一相同。該結(jié)構(gòu)的整體性比方案一差。綜合以上及工程概算比較，考慮港口的長遠發(fā)展，為減少遠期的碼頭維修和改造工作，選擇第一方案作為設計方案。8 后方樁臺設計，縱向的結(jié)構(gòu)分段與前方樁臺一致，樁與樁帽固接，無縱梁，面板擱置在預制橫梁上。 面板計算如圖11所示，面板的預制層、現(xiàn)澆層、磨耗層厚度分別擬定為20cm，15cm，5cm，混凝土標號采用，取單位板寬計算。圖11 計算跨度根據(jù)規(guī)范計算得到：施工期按簡支板跨：，使用期按連續(xù)板跨：， 荷載計算（1）、永久作用：，（2）、可變作用①施工荷載：，②堆貨荷載：， 截面抗裂驗算（1）、施工期總彎矩：截面抗彎模量：抗裂安全系數(shù)，滿足要求。（2）、使用期總彎矩：截面抗彎模量：抗裂安全系數(shù):，滿足要求。 橫梁計算預制橫梁擱置在樁帽上，當作連續(xù)梁來計算。所以彎矩的計算跨度均按連續(xù)梁來計算：。 荷載計算（1）、永久作用：預制橫梁自重： 面板及磨耗層傳自重：所以：，（2）、可變作用：堆貨荷載傳遞給橫梁：， 截面抗裂計算總彎矩：截面抗彎模量：抗裂安全系數(shù)，滿足要求。 樁力計算 荷載計算（1）、恒載作用下橫向排架上兩樁的樁力，（2）、堆載作用下橫向排架上兩樁的樁力 樁承載力驗算樁力組合：滿足承載力要求。9 引橋設計 面板計算 截面尺寸及跨度面板采用預應力鉸接空心板，2m板寬的計算截面，墊層取5cm，空心，混凝土標號。計算時簡化為工字型截面，計算得到：。引橋?qū)?2m，即需6塊2m寬的空心板。引橋不設計縱梁，空心板擱置在預制橫梁上，擱置長度，橫梁間距取。計算跨度根據(jù)規(guī)范：凈跨：施工期自重按簡支板跨：使用期也按簡支板計算。 荷載計算（1）、永久作用（單寬計算）空心板及磨耗層自重：， （2）、可變作用： 在傳遞范圍內(nèi)取單寬考慮，以堆載代替水平流動機械荷載和人群荷載 ， 截面抗裂驗算總彎矩： 截面抗彎模量：抗裂安全系數(shù)滿足要求。 其中，； 預應力 橫梁計算預制橫梁擱置在樁帽上，當作連續(xù)梁來計算。、所以彎矩的計算跨度均按連續(xù)梁得到：。 荷載計算（1）、永久作用橫梁自重： 空心板和磨耗層傳遞自重： 所以：， （2）、可變作用施工荷載傳遞：， 堆貨荷載傳遞：， 截面抗裂驗算（1）、施工期總彎矩：截面抗彎模量：抗裂安全系數(shù)，滿足要求。（2）、使用期總彎矩： 截面抗彎模量：抗裂安全系數(shù)，滿足要求。 樁承載力計算取ZK19鉆孔資料驗算：滿足要求。10 技術(shù)設計 面板內(nèi)力計算本部分根據(jù)《高樁碼頭設計與施工規(guī)范》、《港口工程荷載規(guī)范》、《港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》、《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學》進行設計。 結(jié)構(gòu)尺寸及荷載設計中面板采用疊合板：施工期間由于現(xiàn)澆面層未達到強度設計值，只考慮預制板承載，預制板簡支在縱梁上；使用期間現(xiàn)澆板達到設計強度，并與預制面板連接成整體，面層和現(xiàn)澆板一起澆注。（1）、面板基本尺寸：由初步設計可知：面層厚，預制板厚，現(xiàn)澆板厚，預制板擱置寬度；（2）、預制梁高度：由初步設計得，門機梁為120cm，中縱梁為120cm，邊梁為80cm；（3）、荷載：永久作用：自重可變作用：①短暫狀況：預制板作腳手架時施工荷載，預制構(gòu)件吊運時的動力系數(shù)；②持久狀況：堆貨荷載、平板掛車荷載。 內(nèi)力計算（1）、短暫狀況——施工期工況Ⅰ：預制板作腳手架，擱置在縱梁上，按簡支板計算，取最大跨度來計算凈跨計算跨度：彎矩剪力荷載作用：施工期荷載主要為面板自重和施工荷載①永久作用：②可變作用：施工荷載 工況Ⅱ： 預制板吊運內(nèi)力預制板的分塊寬度，在施工條件允許且不因吊運而增加配筋時，應盡量加大，垂直板跨方向分為兩塊。預制板采用四點吊，所以計算跨度為、吊運動荷載系數(shù)，略去吊點至邊緣的自重，則：面板自重，彎矩 。又，混凝土，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》查表，線性插值得到：對應的，對應的對應的，對應的則：，（2）、持久狀況——使用期使用期現(xiàn)澆面板達到設計強度，與預制板共同承受荷載。面板為連續(xù)結(jié)構(gòu)，按經(jīng)驗系數(shù)法求面板內(nèi)力，取最大跨度計算：凈跨計算跨度：彎矩：， 剪力：①堆貨荷載 彎矩：板厚與肋高之比：，彎矩系數(shù)為：。所以：連續(xù)板跨中彎矩： 連續(xù)板支座彎矩：剪力：②平板掛車荷載平板掛車最大載重噸為8t，自重2t，滿載軸輪壓為25kN，輪胎接地面積。由《港口水工建筑物I》可知集中荷載的接觸寬度和傳遞寬度可以按下式計算：傳遞寬度：式中：——集中荷載在平行板跨方向的接觸寬度（m）；——墊層厚度（m）；——最外面集中荷載的中心間距（m）垂直板跨方向集中荷載傳遞寬度的計算方法和平行板跨方向相同，其接觸寬度和傳遞寬度分別為和。集中荷載作用下單向簡支板和連續(xù)板計算寬度，見表7。表7 集中荷載作用下單向簡支板和連續(xù)板計算寬度荷載位置彎矩計算寬度荷載位置剪力計算寬度平行板跨方向垂直于板跨方向中置荷載荷載接觸面積中心位于板寬至y≥荷載接觸面積中心位于板寬附近，且偏置荷載荷載接觸面積中心位于自由邊附近且y荷載接觸面積中心位于自由邊附近，且表中： ——與板的寬跨比有關的系數(shù) ——板寬——為荷載接觸面積中心和邊緣至板自由邊的距離； ——荷載接觸面積中心至支座邊緣的距離；——分別為板厚與板的有效高度；——板的彎矩計算跨度；面板內(nèi)力計算匯總，見表8：表8 內(nèi)力計算匯總作用跨中彎矩支座剪力分項系數(shù)永久荷載自重0可變作用短暫狀況施工荷載0吊運荷載平行板跨00垂直板跨00持久狀況堆貨荷載28 面板配筋計算。 正彎矩配筋由于疊合板在施工期和使用期的有效斷面不同，永久荷載和可變荷載產(chǎn)生的內(nèi)力應根據(jù)不同斷面分別配筋，實際采用鋼筋為兩者之和。計算公式為：，， （1）、施工期預制板，混凝土強度等級為，故；安全級別為Ⅱ級，故；工作環(huán)境為Ⅱ級，查得板最小保護層厚度；面板配Ⅱ級鋼筋，則：；預估布置單排鋼筋，且直徑初擬為，則：。 采用自重與施工荷載分別配筋：自重：跨中彎矩設計值， 施工荷載：跨中彎矩設計值，組合：自重： 施工：則需配筋面積（2）、使用期板厚，則，其他參數(shù)同施工期。采用自重和堆貨荷載分別配筋：堆貨荷載：跨中彎矩設計值， 組合： ，則取則需配筋面積（3）、吊運配筋平行板跨方向的彎矩進行配筋：跨中彎矩設計值，則取 垂直板跨方向的彎矩進行配筋：跨中彎矩設計值， ，則取綜上所述，面板正彎矩配筋應為三者中最大的面積，即：。由配筋表查得配筋為：，實際配筋面積，經(jīng)驗算滿足抗裂要求。 負彎矩配筋——支座處配筋負彎矩處預估布置單排Ⅱ級鋼筋，直徑為，板厚，其他參數(shù)及計算公式同正彎矩配筋。由堆載產(chǎn)生的支座彎矩設計值為：，則取查得配筋為，實際配筋面積，配筋率滿足要求。 分布筋設計橫向分布筋采用Ⅰ級鋼筋，根據(jù)《港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》，當板承受輪壓或集中荷載且板寬跨比B/，板中間1/2板跨不小于35%，負彎矩處不小于25%。正彎矩處：，查得配筋為，實際配筋面積。另吊